【3.6.4】蛋白质二硫化物异构酶(Protein disulfide isomerase, PDI)

  1. 不是所有的蛋白质含有二硫键,含有二硫键的蛋白质通常为分泌蛋白和细 胞膜蛋白(Not all proteins have disulfide bonds and proteins with disulfide bond are usually secreted proteins and plasma membrane proteins)
  2. 如果蛋白质带有2个以上的半胱氨酸残基,那么在形成二硫键的时候,就 有不同的组合,但只有一种组合是正确的(If proteins with disulfide bond have more than 2 cysteine residues, there will be different combinations of disulfide bonds between different thiol groups, but only one is correct).
  3. 蛋白质折叠如何能保证形成正确的二硫键?这就需要PDI的存在(How can correct disulfide bonds be ensured to form during protein folding? That is how PDI works)
  4. PDI催化蛋白质内部二硫键的交换,促进正确的二硫键的形成(PDI catalyzes internal disulfide bond exchange and promote formation of correct disulfide bonds)

PDI

PDI的功能是促进含有二硫键的蛋白质形成正确的二硫键。其作用的机理是通过重排二硫键,使蛋白质能快速找到热力学最稳定的二硫键配对方式。

PDI 一般含有两段CGHC序列,处于这种序列中的Cys的巯基具有较低的pKa(7.3),低于其他蛋白质分子中的巯基(8.5), 故它的反应性较强,在生理pH下,就能够充当良好的亲核试剂,从而启动二硫键的重排反应。PDI的作用机制如下:首先是它的一个反应性强的巯基进攻暴露在外的错误的二硫键,形成混合二硫键,随后发生二硫键的重组,直至形成正确的二硫键。由于正确的二硫键处于正确的三维结构之中,PDI很难再对其进攻,所以被保留下来。

真核细胞内的PDI位于内质网,那些分泌到胞外的或者最后定位到质膜的蛋白质在分拣和定向的过程中,途经内质网,因此能够形成二硫键。而那些在细胞质游离的核糖体或者在细胞器(叶绿体和线粒体)核糖体上完成翻译的蛋白质(如核蛋白、胞浆蛋白、线粒体蛋白和叶绿体蛋白)是一般不会含有二硫键的。细菌的PDI又称为二硫桥形成蛋白(disulfide bridge-forming protein,Dsb),它位于细胞外的周质(periplasm),因此只有分泌到周质中的蛋白质才有可能形成二硫键。

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